Che cos'è una sputtering machine?
Una macchina sputtering è di solito una piccola camera sigillata in cui particelle energetiche come gli elettroni bombardano un materiale sorgente che espelle gli atomi dalla superficie. Questi atomi poi rimbalzano sulle pareti della camera, rivestendo un oggetto campione all'interno della camera. I microscopi a scansione elettronica (SEM), che si basano sulla conduttività elettrica dei campioni per visualizzare le caratteristiche su scala nanometrica, si basano spesso su una macchina sputtering per rivestire campioni biologici con un sottile strato di platino per la visualizzazione. Altri usi per la tecnologia delle macchine sputtering includono il rivestimento di film sottili nel processo di deposizione per l'industria dei semiconduttori e l'incisione di uno strato superficiale da un materiale per determinarne la composizione chimica.
Sebbene le macchine per le quali una macchina sputtering prepara un campione possa essere molto complessa e costosa, le apparecchiature sputtering non devono esserlo. Gli sputtering possono essere dispositivi relativamente semplici che funzionano secondo principi fisici stabiliti e spesso mancano di parti mobili o della necessità di una manutenzione complessa. Le dimensioni variano da piccoli dispositivi da tavolo a modelli da pavimento di grandi dimensioni.
La deposizione fisica in fase di vapore è un metodo di routine utilizzato nella progettazione di macchine sputtering. Il materiale di deposizione viene convertito in vapore in una camera di sputtering a bassa pressione, di solito un vuoto parziale. Il vapore si condensa sul materiale di substrato nella camera per formare un film sottile. Questo film può avere solo diversi strati di atomi o molecole di spessore e si addenserà in proporzione diretta alla durata del processo di sputtering. Altri fattori nello spessore del film sottile includono la massa di ciascun materiale coinvolto e il livello di energia delle particelle di rivestimento, che può essere caricato da decine di volt di elettroni fino a migliaia.
Gli atomi caricati noti come ioni sono anche usati da una macchina sputtering in un processo noto come potenziale sputtering. Al materiale sputter viene assegnata una carica ionica che poi perde quando colpisce la superficie target. Relativo a questo processo è l'attacco ionico reattivo (RIE), che utilizza materiali naturalmente ionici nella ricerca della spettrometria di massa ionica secondaria (SIMS), per analizzare la presenza di oligoelementi nei materiali. L'elaborazione statica della SIMS raggiungerà una velocità così elevata che solo un decimo di un monostrato atomico verrà rimosso dalla superficie del bersaglio. È quindi un altro strumento utile nella ricerca sulle nanotecnologie come lo sputtering machine per il SEM.
Altri usi per una macchina sputtering includono il rivestimento di vetro piano, acrilici e altre materie plastiche, nonché ceramiche e cristalli diversi dal silicio. Possono anche essere usati come metodo molto fine per pulire e lucidare componenti delicati. Anche i gioielli costosi e le stoviglie come le posate d'oro possono subire una deposizione, così come i film specializzati in oro e alluminio.